C-SAM 超声波扫描
XRAY 与C-SAM区别
wanghui82 发表于: 2009-11-25 17:17 来源: 半导体技术天地
ＸRA料并对包封内部的金属部件成像，因此，它特别适用于评价由流动诱导应力引起的引线变形 在电路测试中，引线断裂的结果是开路，而引线交叉或引线压在芯片焊盘的边缘上或芯片的金属布线上，则表现为短路。X射线分析也评估气泡的产生和位置，塑封料中那些直径大于1毫米的大空洞，很容易探测到. 而小于1毫米的小气泡空洞,分层.就非常难检测到.用X射线检测芯片焊盘的位移较为困难，因为焊盘位移相对于原来的位置来说更多的是倾斜而不是平移，所以，在用X射线分析时必须从侧面穿过较厚的塑封料来检测。检测芯片焊盘位移更好的方法是用剖面法，这已是破坏性分析了。
C－SAM：由于超声波具有不用拆除组件外部封装之非破坏性检测能力，根据其对空气的灵敏度非常强的特性.故C-SAM可以有效的检出IC构装中因水气或热能所造成的破坏如﹕脱层、气孔及裂缝…等。 超声波在行经介质时，若遇到不同密度或弹性系数之物质时，即会产生反射回波。而此种反射回波强度会因材料密度不同而有所差异.C-SAM即最利用此特性来检出材料内部的缺陷并依所接收之讯号变化将之成像。因此，只要被检测的IC上表面或内部芯片构装材料的接口有脱层、气孔、裂缝…等缺陷时，即可由C-SAM影像得知缺陷之相对位置.
山东c-sam超声波显微镜工作原理
山东c-sam超声波显微镜工作原理
C-SAM超声波显微镜是一种非破坏性的检测设备，主要应用于半导体产业、电子器件、航空航天、工业制造等领域，用于检测材料内部的缺陷、异物、裂纹等。
在实际应用中，
C-SAM超声波显微镜具有灵敏度高、分辨率高、无损检测等优点，因此，被广泛应用于各
个领域。
C-SAM超声波显微镜的工作原理是利用超声波在固体材料中的传播规律来检测材料内
部的缺陷。
超声波是一种机械波，其传播速度和反射特性因材料的声学性质而异。
当超声
波传播到材料的表面时，会被部分反射回来，当遇到材料内部的缺陷时，超声波将穿过缺
陷并产生相应的反射信号。
C-SAM超声波显微镜通过检测这些反射信号并对其进行分析，可以获得材料内部缺陷的信息。
C-SAM超声波显微镜主要包括超声发射器、超声接收器、控制器和图像处理软件等组
成部分。
超声发射器主要用于产生超声波信号，它将电能转换成机械波能量，使超声波信
号以一定频率和幅度在材料中传播。
超声接收器主要用于接收从材料中反射回来的超声波
信号，并将其转换为电能信号。
控制器主要用于控制发射器和接收器的工作状态，并将接
收到的信号传输到计算机中进行处理。
图像处理软件主要用于对信号进行处理和分析，并
将检测结果显示出来。
总之，C-SAM超声波显微镜是一种高精度、高可靠性的非破坏性检测设备，在材料检
测和质量控制方面具有广泛的应用前景。
其工作原理简单明了，通过利用超声波在固体材
料中的传播规律来检测材料内部的缺陷，具有灵敏度高、分辨率高、无损检测等优点，是
现代工业生产过程中不可或缺的一部分。
声学扫描显微镜
扫描声学显微镜
声学扫描显微镜(SAM)是一种多功能、 高分辨率的显微成像仪器，兼具电子 显微术高分辨率和声学显微术非破坏 性内部成像的特点, 被广泛的应用在 ○ 物料检测（IQC）、失效分析（FA）、 质量控制(QC)、质量保证及可靠性 (QA/REL)、研发(R&D)等领域，可以检 测材料内部的晶格结构、杂质颗粒、 内部裂纹、分层缺陷、空洞、气泡、 空隙等，为司法鉴定提供客观公正的 微观依据。
扫描声学显微镜
组员：应物三班 宋 飞326 刘 健303 刘丹跃305
1、显微镜种类介绍 2、扫描声学显微镜的原理 3、扫描声学显微镜的性能及在材料科学中的应用
2
显微镜有很多种类，大致有：
透射电子显微镜(TEM) 扫描电子显微镜(SEM) 场离子显微镜(FIM) 高压电子显微镜(HVEM) 分析电子显微镜(AEM) 场发射电子显微镜(FEEM) 声学显微镜(AM) 扫描隧道显微镜(STM)
原子力显微镜(AFM)
超高压电子显微镜
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主要用途： 观测材料、矿物、生物样品、器件透射 电子显微象及电子衍射图，对样品微观组织、结构、 缺陷等定性、定量分析。 可对样品在加热、拉伸、 电子辐照等条件下微观组织的变化过程进行动态观测。 仪器类别： 03040701 /仪器仪表 /光学仪器 /电子光 学及离子光学仪器 /透射式电子显微镜 指标信息： 加速电压：1000kV 放大倍数：150倍～ 30万倍晶格分辨率：0.27nm 选区衍射相机长：2～ 6m 试样可加热温度：1000℃ 附件信息： 加热台（室温-1000℃），拉伸台加伸台 （室温-1000℃），动态过程摄象录象系统。双倾台 （±45° 该仪器是我国最大型的透射电子显微镜，它主要用于 各种材料的微结构分析，组织特征和相鉴定，缺陷研 究等。与普通电子显微镜相比较，它可以进行微观过 程的动态实验观察、辐照效应研究、厚试样和粗大析 出物的观察分析以及半导体微器件结构研究。同时， 本实验室样品制备、数据结果处理等附属设备齐全， 为科研实验创造了良好条件。
SMT焊点质量检测方法
SMT焊点质量检测方法热循环为确保电子产品德量稳固性和可靠性，或对失效产品进行剖析诊断，一般需进行必要的焊点质量检测。
SM T中焊点质量检测办法很多，应当依据不同元器件、不同检测项目等选择不同的检测方法。
1 焊点质量检测方式焊点质量常用检测方法有非破坏性、破坏性和环境检测3种，见表1所示。
1.1 目视检测目视检测是最常用的一种非破坏检测方法，可用万能投影仪或10倍放大镜进行检测。
检测速度和精度与检测职员才能有关，评价可依照以下基准进行：⑴润湿状况钎料完整笼罩焊盘及引线的钎焊部位，接触角最好小于20°，通常以小于3 0°为标准，最大不超过60°。
⑵焊点外观钎料流动性好，表面完全且平滑光明，无针孔、砂粒、裂纹、桥连和拉尖等渺小缺点。
⑶钎料量钎焊引线时，钎料轮廓薄且引线轮廓显明可见。
1.2 电气检测电气检测是产品在加载条件下通电，以检测是否满足所请求的规范。
它能有效地查出目视检测所不能发明的微小裂纹和桥连等。
检测时可应用各种电气丈量仪，检测导通不良及在钎焊进程中引起的元器件热破坏。
前者是由渺小裂纹、极细丝的锡蚀和松香粘附等引起，后者是由于过热使元器件失效或助焊剂分解气体引起元器件的腐化和变质等。
1.3 X-ray 检测X-ray检测是应用X射线可穿透物资并在物质中有衰减的特征来发明缺陷，主要检测焊点内部缺陷，如BGA、CSP和FC焊点等。
目前X射线装备的X光束斑一般在1-5μm范畴内，不能用来检测亚微米规模内的焊点微小开裂。
1.4 超声波检测超声波检测利用超声波束能透进金属材料的深处，由一截面进入另一截面时，在界面边沿发生反射的特色来检测焊点的缺陷。
来自焊点表面的超声波进入金属内部，碰到缺陷及焊点底部时就会发生反射现象，将反射波束收集到荧光屏上形成脉冲波形，根据波形的特色来断定缺陷的位置、大小和性质。
超声波检验具有敏锐度高、操作便利、检验速度快、本钱低、对人体无害等长处，但是对缺陷进行定性和定量判定尚存在艰苦。
芯片分析方法汇总
芯片分析方法汇总1.OM 显微镜观测，外观分析2.C-SAM（超声波扫描显微镜）（1）材料内部的晶格结构，杂质颗粒，夹杂物，沉淀物，（2）内部裂纹。
（3）分层缺陷。
（4）空洞，气泡，空隙等。
3. X－Ray 检测IC封装中的各种缺陷如层剥离、爆裂、空洞以及打线的完整性，PCB制程中可能存在的缺陷如对齐不良或桥接，开路、短路或不正常连接的缺陷，封装中的锡球完整性。
（这几种是芯片发生失效后首先使用的非破坏性分析手段）4.SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪（材料结构分析/缺陷观察，元素组成常规微区分析，精确测量元器件尺寸）5.取die，开封使用激光开封机和自动酸开封机将被检样品(不适用于陶瓷和金属封装)的封装外壳部分去除，使被检样品内部结构暴露。
6. EMMI微光显微镜/OBIRCH镭射光束诱发阻抗值变化测试/LC 液晶热点侦测（这三者属于常用漏电流路径分析手段，寻找发热点，LC要借助探针台，示波器）7.切割制样:使用切割制样模块将小样品进行固定，以方便后续实验进行8.去层:使用等离子刻蚀机(RIE)去除芯片内部的钝化层，使被检样品下层金属暴露，如需去除金属层观察下层结构，可利用研磨机进行研磨去层。
9. FIB做一些电路修改，切点观察10. Probe Station 探针台/Probing Test 探针测试。
11. ESD/Latch-up静电放电/闩锁效用测试（有些客户是在芯片流入客户端之前就进行这两项可靠度测试，有些客户是失效发生后才想到要筛取良片送验）这些已经提到了多数常用手段。
除了常用手段之外还有其他一些失效分析手段，原子力显微镜AFM ，二次离子质谱 SIMS，飞行时间质谱TOF － SIMS ，透射电镜TEM ，场发射电镜，场发射扫描俄歇探针， X 光电子能谱XPS ，L-I-V测试系统，能量损失 X 光微区分析系统等很多手段，不过这些项目不是很常用。
芯片分析分析步骤：1.一般先做外观检查，看看有没有crack，burnt mark 什么的，拍照；2.非破坏性分析：主要是xray--看内部结构，超声波扫描显微镜（C-SAM）--看有没delaminaTIon，等等；3.电测：主要工具，IV，万用表，示波器，sony tek370b；4.破坏性分析：机械decap，化学 decap 芯片开封机。
超声c扫描成像机理与算法
超声c扫描成像机理与算法
超声C扫描成像机理与算法是基于超声波的成像技术。
它的
基本原理是通过将超声波传入人体或物体内部，利用超声波在不同组织之间的传播速度和反射特性不同，来生成图像。
具体来说，超声C扫描成像是通过超声探头发射出的超声波
在体内不同组织间的传播和反射产生的声波信号进行分析和处理，以得到体内组织的映像。
整个成像过程可以分为发射、接收和显示三个步骤。
发射阶段：超声探头会发射出一束高频（通常在1-10 MHz范
围内）的超声波，该超声波会在人体或物体内部传播。
接收阶段：超声波在传播过程中会与不同组织的界面发生反射、散射和折射。
探头上的接收器会接收返回的超声信号，并将其转换为电信号。
信号处理与算法：接收到的电信号会被送入超声设备中的处理器，利用不同的信号处理算法来提取和分析声波信号。
传统的
C扫描成像算法主要采用时域信号处理方法，如滤波、增益控制、补偿等，以及一些图像处理算法，如灰度变换和伪彩色显示等。
近年来，还出现了基于频域和时频分析的算法，进一步提高了成像质量和对组织结构的分辨能力。
显示阶段：处理后的信号会通过调节灰度和对比度等参数进行图像重建，最终在显示器上呈现出人体或物体内部的映像。
同时，还可以通过旋转或移动超声探头来获取多个切面的图像，
以获得更全面的信息。
总的来说，超声C扫描成像机理与算法是通过分析声波在人体或物体内部的传播和反射特性，利用信号处理算法将接收到的信号转化为图像，并通过图像显示来呈现出内部组织结构的一种成像技术。
C-SAM 超声波扫描
科视达
德国KSI科学仪器公司 超声波显微镜在世界上的领先地位
一，1990年，世界上第一个做出频率超过GHz的超声波扫描显微镜，到目前为 止，其他同类仪器公司只能做到200MHz 左右； 二，1991年，世界上第一个在超声波显微镜中做出GHz V(z), V(f)定量测量系统； 三，1996年，推出世界上第一台数字超声波显微镜； 四，1998年，世界上第一个做出带有球面透镜的超声波换能器； 五，2002年，世界上第一个在超声波显微镜上实现材料阻抗测量； 六，2004年，世界上第一个在超声波显微镜扫描控制平台中采用空气垫悬浮线性 马达驱动的超高精度X-Y扫描系统； 七，2004年，世界上第一个实现超声波显微镜自动对焦系统，并受到专利保护； 八，2004年，世界上第一个实现多探头同时扫描大件样品的超声波显微镜系统， 并受到专利保护。
设置不同的时间门限（红线）可获 取所感兴趣部分的反射波
科视达
B-Scan B-扫描
• Cross section through the sample
超声波c扫描原理
超声波c扫描原理
超声波C扫描技术是一种将超声检测与微机控制和微机进行数据采集、存贮、处理、图像显示集合在一起的技术。
C扫描成像时，探头需要作二维运动，为了采集从样品中某一深度回来的超声信号，在电路上需要一个较窄的电子阀门，改变阀门的延迟时间，就能探测到物体不同深度的横截面图像。
超声波C扫描技术利用超声探伤原理提取垂直于声束指定截面（即横向截面像）的回波信息而形成二维图像。
其原理简单，可获取不同截面的信息，因此应用广泛，但由于扫描时一般采用逐点逐行扫描，故成像效率较低。
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1. Lower resolution 低分辨率 2. Longer focal lengths 焦距长 3. Greater penetration 穿透深度高
科视达
Special Parameter of Acoustic microscope (Steel)
超声波扫描显微镜的性能参数（相对于特定样品-钢）
Cracks 裂纹
Delamination, adhesion Artefact 分层缺陷、附着 物以及其他人为夹杂物
Particles,inclusions, Precipitations 杂质颗 粒、夹杂物、沉淀物等
Voids,bubbles, Holes 空洞、气 泡、空隙等
科视达
● 超声波扫描显微镜SAM与X-RAY的区别?
在同一实验室内，SAM与X-ray是相互补充的方法手段。它们主要的区别在于 展现样品的特性不同。X-ray能观察样品的内部，主要是基于材料密度的差异。密 集的金属材料比陶瓷和塑料等材料对于X射线有较大的不透过性和较小的穿透深 度。X-ray对于分层的空气不是非常的敏感，裂纹和虚焊是不能被观察到的，除非 材料有足够的物理上的分离。X-ray射线成像操作采用的是穿透模式，得到整个样 品厚度的一个合成图像。在较长的检查期间内，如果半导体设备放置在离X-ray射 线源比较近的地方可能会产生损坏或随机的电子错误。
Scanning Acoustic Microscopy
超声波扫描显微镜
present by Dr. Ing. Klaus Krämer
科视达
introduction
Krämer Scientific Instruments GmbH in Germany is a privately held company headquartered in Herborn, Germany. The company was established in January 1990 as a specialised firm involved in providing support and developments for high technology, high frequency Scanning Acoustic Microscopy (SAM). The company´s direction has been primarily aimed at Research, Non-destructive Testing and the Process Control Industry.
马达驱动的超高精度X-Y扫描系统； 七，2004年，世界上第一个实现超声波显微镜自动对焦系统，并受到专利保护； 八，2004年，世界上第一个实现多探头同时扫描大件样品的超声波显微镜系统，
并受到专利保护。
科视达
Detection and Application of SAM
超声波显微镜主要用途
Grain boundary structures, Textures 材料的晶格结构
Comparison between SAM vs. X-ray 超声波扫描显微镜和X-光机的比较
X-光机检查
可以清晰地看见芯 片边缘的Pad, 但无 法鉴别芯片中间粘 接处的缺陷。
超声波显微镜
(C-SAM)检查
可以非常清楚地看 到芯片中间粘接处 的分层缺陷 。
样品特点:手机LCD液 晶屏下的一块芯片采用 粘胶的工艺贴到FPC上
Frequency [MHz] 频率 10 30 50 80 100 150 200 300 400 500 800 1000 2000
Theoretical Resolution [µm]
理论分辨率 150 50 30 19 15 10 7.5 5 4 3 2 1.5 0.75
Using the new developed Zscan-Mode all A-scan data will be stored in a file. The file size might be up to 2 GByte. The scanning time is equal to a normal C-scan. This new mode allows all individual gate settings, like A,-C,-B-scan, slice and 3 D scan (including amplitude and time of flight datas) afterwards, thus the sample can be „cut“ in individual layers. All datas are stored for further investigations in one file.
类似于X-扫描，但每一门限均可选择不 同的参数，比如信号增益和过滤
• D-Scan D-扫描
Diagonal Scan through the sample
通过样品对角线的斜扫描
科视达
Z-Scan Z-扫描
最新开放出来的Z-扫描可以通过一次性扫 描方式，将所有A-扫描数据存入一个文件 内。扫描时间等同于C-扫描时间，而所得 到的数据包括了所有扫描模式所获得的数 据，从A, B, C, 3D扫描， 还包括任意时间 门限数据选择。因此，用户只需通过这样 一次扫描所获得的数据，就可以在计算机 上任意地选择某一扫描模式和参数，观察 其超声波扫描图像。
科视达
德国KSI科学仪器公司 超声波显微镜在世界上的领先地位
一，1990年，世界上第一个做出频率超过GHz的超声波扫描显微镜，到目前为 止，其他同类仪器公司只能做到200MHz 左右；
二，1991年，世界上第一个在超声波显微镜中做出GHz V(z), V(f)定量测量系统； 三，1996年，推出世界上第一台数字超声波显微镜； 四，1998年，世界上第一个做出带有球面透镜的超声波换能器； 五，2002年，世界上第一个在超声波显微镜上实现材料阻抗测量； 六，2004年，世界上第一个在超声波显微镜扫描控制平台中采用空气垫悬浮线性
界面的数量
– Depth of interfaces
界面的深度
– Defect depth
缺陷的深度
– tool to find depth of interest
科视达 作为判定材料内部深度的工具
C-Scan C-扫描
• One layer of the sample:
对样品截面的扫描
– Layer thickness given by
由于阻抗的差别，超声波将会在样 品内部的表面、底部、缺陷、断层 界面上产生反射波
EE: Entrance echo 表面反射波 BWE: Back wall echo 底面反射波
Gate setting (red line) at the
signal of interest
设置不同的时间门限（红线）可获 取所感兴趣部分的反射波
科视达
Transducer
换能器
Ultra high/ high f:
超高频 / 高频换能器
Mid range/ low f:
中频 / 低频换能器
1. Higher resolution 高分辨率 2. Shorter focal lengths 焦距短 3. Less penetration 穿透深度低
the gate width
被扫描截面的厚度由门限宽度决定
– Layer depth given by the
gate position
被扫描截面的深度由门限位置决定
• Determination of:
通过C-扫描可以用来判定：
–Defect position
缺陷的位置
–Defect shape
缺陷的形状
扫描层数由B-扫描宽度和门限宽度比决定
– Investigated thickness given by B-Scan width
每层扫描截面的厚度由B-扫描宽度决定
• Determination of (additional to
C-Scan):
通过X-扫描可以判定：
– Quick overview of the sample interior
Since 1994, KSI has established business in more than 20 countries. The product lines are high frequency 2000 MHz SAM systems, NDT routine microscopes and high speed automated ultrasonic systems.
科视达
超声波显微镜扫描模式
Scan Modes
A-Scan (Time of flight)
Sample 样品
A-扫描
Incident ultrasonic wave 超声波入射
Reflected ultrasonic wave 超声波反射
EE
BWE
Reflection of the ultrasonic beam at interfaces with impedance mismatch, f.e. surface, back wall, defects, layer interfaces, ...
In only a short time, we have established strong links with numerous large multinational companies. KSI is the only company, manufactoring and developing scanning acoustic microscopes up to 2000 MHz (2 GHz ) world-wide.